穩(wěn)定邊界法測PID參數(shù)PID(共5頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上實(shí)驗(yàn)一 PID參數(shù)整定（穩(wěn)態(tài)邊界法）一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解PID調(diào)節(jié)原理，P、I、D對(duì)被控系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程的影響2、 利用Simulink工具箱對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行整定二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備安裝Matlab 6.0（以上版本）PC計(jì)算機(jī)一臺(tái)三、 實(shí)驗(yàn)原理和步驟（一） 實(shí)驗(yàn)原理1、 PID控制參數(shù)PID調(diào)節(jié)的動(dòng)作規(guī)律是（式1-1）式1-1中，Kp為比例系數(shù)；Ti為積分時(shí)間常數(shù)；TD為微分時(shí)間常數(shù)；u(t)為控制器輸出；e(t)為控制器輸入。2、 PID參數(shù)Kp、Ti、TD對(duì)控制過程的影響（1） 比例系數(shù)Kp。增大Kp，比例帶減小，加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，有利于減小殘差，但不能消除殘差。K

2、p過大會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生超調(diào)，振蕩次數(shù)增多，調(diào)節(jié)時(shí)間長，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（2） 積分時(shí)間常數(shù)Ti。增大Ti，可減小超調(diào)，減小振蕩，使系統(tǒng)穩(wěn)定，消除殘差。（3） 微分時(shí)間常數(shù)TD。加入TD調(diào)節(jié)，可改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性，減小超調(diào)量，縮短調(diào)節(jié)時(shí)間。微分時(shí)間過大或過小都會(huì)影響超調(diào)量，只有適當(dāng)?shù)奈⒎謺r(shí)間常數(shù)才能獲得滿意的調(diào)節(jié)過程。微分作用使得系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)變敏感。（4）（二）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、過程控制系統(tǒng)常用的PID調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為 （式1-2） 式1-2中，Kp，Ki，KD分別是比例系數(shù)、積分系數(shù)、微分系數(shù)。2、某被控對(duì)象為二階慣性環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)為：；測量裝置和調(diào)節(jié)閥的特性為：。現(xiàn)采用穩(wěn)定邊界法整定PID參數(shù)：（1

3、）在Matlab的Simulink工具箱里，搭建系統(tǒng)方框圖，如下所示（2）為得到響應(yīng)曲線的將仿真環(huán)境中的“Stop Time”設(shè)置為60，“Relative tolerance”設(shè)置為1e-5（3）未整定PID參數(shù)前，在比例系數(shù)Kp=1的調(diào)節(jié)下，被控系統(tǒng)的輸出曲線是：（4）利用穩(wěn)定邊界法整定PID三個(gè)參數(shù)。先選取較大的Kp，例如100，使系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定的增幅振蕩，然后采取折半取中的方法尋找臨界增益，例如第一個(gè)點(diǎn)是Kp=50，如果仍未增幅振蕩則選取下一點(diǎn)Kp=25，否則選取Kp=75。直到出現(xiàn)等幅振蕩為止。請(qǐng)截出相應(yīng)的響應(yīng)曲線圖形 選取的Kp=12.5（5）按照穩(wěn)定邊界法計(jì)算PID參數(shù)。穩(wěn)定邊界

4、法的計(jì)算公式如表1所示。調(diào)節(jié)規(guī)律KpKiKdP0.5KpPI0.455Kp0535Kp/TPID0.6Kp1.2Kp/T 0.075Kp*TT大概取15.2根據(jù)表1，計(jì)算得Kp=7.500， Ki=0.9868， Kd= 14.2500 （6）然后回到Simulink環(huán)境下，設(shè)置三個(gè)參數(shù)為計(jì)算數(shù)值，得階躍響應(yīng)曲線：思考題：1、分析使用穩(wěn)態(tài)邊界法得到的響應(yīng)曲線的動(dòng)態(tài)偏差，調(diào)節(jié)時(shí)間和余差性能指標(biāo)。使用穩(wěn)態(tài)邊界法得到的相應(yīng)曲線調(diào)節(jié)可以消除余差，調(diào)節(jié)時(shí)間大概為45s左右，不算長， 但是它的超調(diào)量確是比較大的。2、如何微調(diào)PID三個(gè)參數(shù)，改善響應(yīng)曲線過渡過程動(dòng)態(tài)偏差過大的問題。我們可以把Ki適當(dāng)減少，即增大